秦晓丹 程 璐
(河南锦润建设工程有限公司,河南 平顶山 467300)
改革开放40多年来,我国公路建设取得了令人瞩目的成绩。公路交通运输网的不断完善,进一步加快了各区域之间的互联互通,协同发展。沥青路面作为我国高等级公路的路面形式,其具有噪音小、养护方便、行车舒适等优点,因此,在公路工程建设中得到了大力推广。在交通荷载和自然因素的长期影响下,路面病害问题日益突出,常见病害包括:车辙、裂缝、松散等,若不及时处理,将会严重影响路面耐久性和公路服务质量。为从根本上改善路面质量问题,碾压混凝土(RCC)基层因其独特的优势受到了工程行业的青睐。
近年来,随着科学技术的不断发展,大量先进技术、材料和工艺不断用于公路建设,沥青路面结构也从传统单一的薄层沥青和半刚性基层的组合形式逐步向多种结构形式并存的方向发展,其中碾压混凝土基层因其强度高等优势得到了大量使用。相比传统半刚性基层,碾压混凝土基层的优点如下:
1)碾压混凝土基层具有较高强度和抗疲劳能力,对于提升沥青路面整体刚度,缓解路面病害具有重要作用。
2)碾压混凝土基层受到碾压振动作用大,相比普通半刚性基层,工后强度增长迅速,具有良好完整性,开放交通时间早,能够保证碾压混凝土基层充分粘结封层,防止出现松散层,可以充分发挥封层作用。
3)碾压混凝土单位用水量和水泥用量小,能够进一步降低干燥收缩问题,大幅降低工程成本。此外,碾压混凝土材料充足,可就地取材,具有良好经济效益。
4)碾压混凝土选择预切缝形式,有助于释放温度、湿度应力,在切缝位置通过铺筑一定应力吸收层,可大大降低基层裂缝产生机会,对消除和控制沥青面层反射裂缝意义重大。
5)碾压混凝土基层可采用振动压路机、摊铺机等施工机械,施工方便,操作简单,可有效降低施工成本。
6)相比传统半刚性基层材料,碾压混凝土基层抗冲刷性能和重载敏感性良好,在路面动荷载作用下,有利于减少路面开裂、松散等病害。
某公路工程为双向六车道,沥青混凝土路面。近年来,沿线经济发展迅速,交通量较大。据据交通量统计分析,大型客车和货车交通量大,在全年总交通量中占比较高,属于特重交通等级。在行车荷载和自然因素作用下,路面病害问题严重。据现场调查和检测分析,路面承载力已无法达到规定要求,需进行原路面基层补强处理。基层补强采用20cmC25碾压混凝土+20cm6%水泥稳定级配碎石基层。
1)拌和。按照一定配合比拌制碾压混凝土基层材料。拌和场地应选择在地势较高的地方,需提前设置排水设施,并通过混凝土硬化拌和场地。在拌和施工中,需提前调试所用设备,保证设备运行正常。拌和时,可采取两次拌和,或间歇式拌和法,拌和碾压混凝土时间需控制在15s以上。
2)运输。碾压混凝土基层混合料含水量不高,且混合料较为松散,在运输及装卸环节,必须采取一定措施做好保水工作。首先,要确保运输车厢洁净、无杂质;其次,要根据工程量大小、运输距离等合理安排数量充足的运输车辆,保证满足摊铺能力需求。同时,还要将篷布覆盖到车顶,避免水分蒸发过来。最后,还要做好运输时间控制,避免因运输时间过长,影响混合料质量。
3)摊铺。摊铺施工前,先确定下承层施工质量,可采用稳定细粒材料。待处理完下承层顶面,即可进行碾压混凝土基层摊铺施工。若下承层采用中、粗粒材料,需先清理下承层,随后均匀铺洒水泥净浆,再进行碾压混凝土基层摊铺。一般要将摊铺机的功率控制在120KW以上。同时,还需合理确定摊铺长度和施工进度,为下一步施工工序做好准备工作。施工时,若遇到降雨天气,需考虑雨水带来的不利因素,做好提前防雨准备工作。一旦基层含水率超过最佳含水率允许范围,需及时采取措施进行处理。碾压混凝土基层摊铺采用2台摊铺机施工,为了避免两台机械设备行走时发生碰撞,可保持一定安全距离,应控制在10m以内。针对部分超宽路段,若大型机械不适合,则选取人工方式进行摊铺。
4)压实。碾压施工当中,为全面提高碾压混凝土基层的质量,满足路面平整度要求,制定了相应的碾压施工方案。通过碾压施工,可以进一步增加碾压混凝土混合料的密度,促使混合料内部空隙减小,这对于提升碾压混凝土强度和抗冲刷能力极为有利。在碾压施工时,初压可采用双钢轮压路机进行2~3遍稳压,复压则采用重型压路机、胶轮压路机进行组合式碾压,碾压遍数3~6遍,最终采用双钢轮压路机进行终压,从而消除轮迹。
5)养生。养生施工当中,需制定合理的施工组织方案,养护周期不得小于7d。可采取覆盖保湿养生方式,养生期间需封闭交通,只允许洒水车辆通行。在此期间,可封闭交通,待养护质量满足规定要求后,方可进行下一工序施工。
6)切缝。待碾压施工结束后,便可进行预切缝处理。具体要求如下:第一,切缝间距。切缝间距可定为8~15m。第二,切缝时间。切缝时间可选在养生的3~5天,避免大量收缩裂缝产生。第三,切缝深度。根据基层实际厚度准确确定切缝深度,通常为层厚的1/2~1/3,宽度在5mm左右。
待完成切缝施工作业后,需及时进行清缝处理,并通过热沥青进行灌缝。
1)稠度。于碾压混凝土基层而言,稠度对基层压实效果和平整度影响很大,是检验碾压混凝土基层性能的重要指标。若具有较高稠度,平整度控制较为简单,但不易控制压实度。当具有较低稠度,碾压效果控制较为简单,但不易控制平整度。为此,合理控制稠度很关键,根据以往工程案例,结合本工程实际情况,认为在35~45s之间控制稠度最适合。
2)配合比。于碾压混凝土工作性能而言,配合比用水量、砂率等变化均将影响混凝土性能。因此,要在综合考虑天气、设备计量精度等因素下,合理控制用水量,并做好定期检测工作。一般来讲,碾压混凝土基层含水量偏小,很容易出现混合料离析情况。因此,可适当增大细集料用量,提高抗离析性能。相比普通混凝土,碾压混凝土砂率可适当大一些,多出10%左右。
3)基层边缘压实。碾压混凝土基层施工过程中,因施工机械设备较大,往往会出现碾压死角问题,为保证全幅碾压,可采用人工方式或小型设备进行补充压实,在此期间,同样要做好混合料用水量控制,保证含水量始终在最佳含水量允许范围内。
4)粗细集料离析。摊铺施工过程中,很容易出现集料离析问题,为此,可指派专人进行此类问题处理,保证无材料堆积、离析现象,同时补充新拌混合料。
5)基层收缩裂缝。养生环节,基层若产生裂缝,通过弯沉检测,结构层承载力可达到规范要求,便可进行下一阶段施工,但需针对裂缝位置进行处理。第一,可灌缝处理裂缝处;第二,将玻璃纤维格栅铺设到裂缝处;第三,铺洒适量热改性沥青。
综上所述,在我国公路建设事业当中,半刚性基层在沥青路面施工中得到了大量使用。但经大量实践表明,传统半刚性基层存在诸多缺陷,尤其是开裂问题较为严重。一旦形成裂缝,在行车荷载和自然因素的影响下,很容易反射到面层,降低路面强度,甚至进一步发展为唧泥、沉陷、坑槽等严重病害。碾压混凝土基层强度高、抗疲劳能力强,将其用于沥青路面,可有效提升路面的整体刚度,对改善路面使用性能,延长道路使用寿命意义重大。